农作物秸秆还田农机具的耐磨性能提升与低碳作业技术研究

引言

农作物秸秆还田是实现农业资源循环利用、提升耕地质量、促进绿色农业发展的重要途径。我国作为农业大国，每年产生大量农作物秸秆，科学有效地利用秸秆资源对于减轻环境压力、促进农业可持续发展具有重要意义。秸秆还田作业主要依靠各类农机具完成，其工作环境复杂、磨损严重、能耗较高，影响了农机具的使用寿命和作业经济性。随着绿色低碳农业和智能农机装备的发展，提升秸秆还田农机具的耐磨性能与低碳作业能力已成为当前农业工程领域的重要研究方向。本文系统梳理农作物秸秆还田农机具磨损机理与耐磨技术，分析低碳作业技术现状，提出适应性提升路径，以期为提升我国农业机械装备水平和推动农业绿色发展提供理论参考与技术支撑。

一、农作物秸秆还田农机具磨损机理与现状分析

秸秆还田作业机具主要包括旋耕机、秸秆还田机、碎草机、深松机等。这些机具在作业时刀具、犁体、旋耕刀等与土壤、砂粒、秸秆等介质频繁接触，承受剧烈磨损与冲击。常见磨损形式包括粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。长期高强度作业造成机具表面材料剥离、刀具磨钝、结构件失效，导致作业效率降低、动力消耗增加、作业质量下降。部分农机具设计未针对秸秆高含量、湿度大的田间工况进行优化，存在适应性差、磨损快等问题。此外，农机具的维护和更换频率高，增加了生产成本和资源浪费。耐磨性能的提升不仅是农机具使用寿命和作业效率的保障，也是推动秸秆还田绿色化、低碳化作业的基础。

二、农机具耐磨性能提升的材料与表面处理技术

提升秸秆还田农机具耐磨性能的关键在于材料创新和表面处理技术的应用。近年来，随着新型高强钢、合金钢、碳素钢、复合材料等的研发，农机具耐磨材料不断优化。例如，采用高锰钢、耐磨铸铁等可提升刀具和犁体的耐磨性。硬质合金刀片、陶瓷复合材料等也在部分农机具上得到应用，显著延长了作业寿命。表面处理技术方面，等离子喷涂、激光熔覆、热喷涂、表面渗碳、渗氮处理、电镀等技术可在机具表面形成高硬度、耐腐蚀的保护层，提高抗磨损能力。纳米涂层和梯度复合涂层等新兴技术也在农机具领域展现出广阔应用前景。合理选择和优化材料与表面处理工艺，不仅提升了农机具的使用寿命，还能降低维护成本和能耗，推动作业低碳化发展。

三、低碳作业技术路径与农机具结构优化

农机具低碳作业的核心在于节能降耗与碳排放控制。首先，优化农机具结构设计，降低机具自重，减小运动阻力和动力消耗，是实现节能作业的重要途径。通过有限元分析与仿真，优化刀具角度、切削宽度、耕深等参数，提升作业效率与作业质量。采用模块化设计，提升机具通用性与适应性，减少机具冗余和资源浪费。动力系统方面，推广高效节能发动机、混合动力、纯电驱动等新型动力方式，减少燃油消耗与碳排放。智能化作业系统集成传感器、自动控制、卫星导航等技术，实现作业路径优化、变量作业与精准控制，进一步提升作业效率，降低重复作业和空转能耗。田间作业应采用秸秆粉碎、旋耕、深松等多工艺一体化作业流程，减少作业环节，降低能源消耗，实现作业的绿色化、低碳化。

四、智能控制与作业质量提升的技术融合

智能化技术的应用为秸秆还田农机具作业质量和能效水平的提升带来新机遇。农机具通过集成北斗导航、GIS 定位、作业监控等系统，实现田间自动导航、精准作业和远程调度。作业过程中的数据采集与分析，便于实时调整作业参数，提高作业均匀性和作业质量。基于物联网和大数据平台，能够实现农机作业信息的实时共享与智能决策，优化作业路径，降低能源消耗。智能诊断和维护系统可以自动监测农机具的磨损状态和工作异常，及时预警和维修，延长农机具使用寿命。秸秆还田装备与农业生产智能管理平台的协同，可实现作业计划、过程控制和效能评价一体化，全面提升作业的经济性与低碳化水平。

五、秸秆还田农机具耐磨性能与低碳技术的综合应用与发展建议

农机具耐磨性能与低碳作业技术的协同应用，是推动秸秆还田装备高效、绿色发展的重要方向。首先，需加大新型耐磨材料和表面处理工艺的研发投入，推动材料本土化和产业化。建立农机具耐磨性能标准体系，推广耐磨性能评价与质量追溯。其次，加强智能化与信息化集成，推广农机具智能控制、远程监控和作业数据管理系统，提升全流程低碳作业能力。鼓励农机装备企业与高校、科研院所联合攻关，推进产学研用协同创新。完善作业标准与绿色认证体系，引导农民、合作社选用高效、绿色、低碳的农机具。政策层面加大对绿色农机装备推广应用的支持力度，完善财政补贴、金融服务等配套政策，降低绿色农机具的推广门槛。未来，应加强农机具全生命周期的绿色设计与管理，推动秸秆还田农机装备向高端化、智能化、绿色化方向发展。

结论

农作物秸秆还田农机具的耐磨性能提升与低碳作业技术，是推进农业可持续发展和农业机械化绿色转型的重要支撑。本文系统梳理了秸秆还田农机具的磨损机理、耐磨材料与表面处理技术，探讨了结构优化、智能控制、节能减排等低碳作业技术路径。研究显示，材料创新与智能化融合，能够显著提升农机具作业寿命和作业效率，降低能耗和碳排放。未来应持续加强多学科协同、技术集成和政策支持，全面提升我国农作物秸秆还田农机装备的绿色化、智能化和高效化水平。

参考文献

[1] 刘国强. 农作物秸秆还田机具耐磨性能提升技术研究[J]. 农业机械学报 , 2023(6): 88-93.

[2] 王磊. 低碳农业背景下农机具节能降耗与结构优化[J]. 农业装备与机械化 , 2022(9): 54-59.

[3] 张伟. 智能化农机装备在秸秆还田中的应用现状与发展趋势[J]. 中国农机化学报 , 2023(4): 102-107.

作者姓名: 何曙贤，性别：男，出生年份：1980.11，籍贯：湖南道县，民族：汉

职称：高级工，学历：大专，研究方向：农机发展，单位所在省、市：湖南省永州市，